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第1章　MATLAB操作基础1

1.1　MATLAB概述1

1.1.1　MATLAB的功能特点1

1.1.2　初识MATLAB3

1.2　MATLAB的安装与集成环境4

1.2.1 启动与退出MATLAB集成环境4

1.2.2 MATLAB主窗口5

1.2.3　MATLAB命令窗口8

1.2.4　MATLAB工作空间窗口10

1.2.5　MATLAB历史命令记录窗口11

1.2.6 MATLAB的Start按钮12

1.3　MATLAB帮助系统13

1.3.1　MATLAB帮助窗口13

1.3.2　MATLAB帮助命令13

1.3.3　MATLAB演示系统14

1.4　MATLAB工具箱14

1.5　MATLAB的变量14

1.5.1 MATLAB变量与运算符14

1.5.2　MATLAB特殊变量15

1.5.3　MATLAB数据的变量精度与显示方式15

1.6 实训18

1.6.1 实训目的18

1.6.2　实训内容18

第2章　MATLAB语言的数值运算23

2.1　MATLAB变量与赋值23

2.1.1　预定义变量23

2.1.2　变量命名与赋值语句23

2.1.3 内存变量的删除与修改24

2.2　MATLAB矩阵25

2.2.1　MATLAB矩阵的建立25

2.2.2　MATLAB矩阵的数据处理28

2.2.3　MATLAB特殊矩阵33

2.3　MATLAB矩阵运算39

2.3.1　MATLAB矩阵的算术运算39

2.3.2　MATLAB关系运算44

2.3.3　MATLAB逻辑运算45

2.4　MATLAB矩阵分析46

2.4.1　对角阵与三角阵46

2.4.2　矩阵的转置与旋转49

2.4.3　矩阵的逆与伪逆51

2.4.4　方阵的行列式53

2.4.5　矩阵的特征值与特征向量53

2.4.6　矩阵的秩与迹55

2.4.7　向量和矩阵的范数56

2.4.8　矩阵的条件数与线性方程组的性态和解的误差分析57

2.4.9　矩阵的超越函数61

2.5　MATLAB基本数学函数62

2.5.1　三角函数与双曲函数62

2.5.2　其他常用函数69

2.6　MATLAB多项式及其运算75

2.6.1　多项式的建立75

2.6.2　多项式的四则运算76

2.6.3　多项式的求值与求根运算78

2.6.4　多项式的构造80

2.6.5　多项式的微分81

2.7　MATLAB多项式插值和拟合81

2.7.1　多项式插值81

2.7.2　多项式拟合83

2.8　线性方程组的数值解85

2.8.1　矩阵相除法求解线性方程组85

2.8.2　消去法求解线性方程组86

2.9　MATLAB数值积分与微分87

2.9.1　MATLAB数值积分87

2.9.2　MATLAB数值微分89

2.10　非线性方程数值求解与函数极值90

2.10.1　非线性方程数值求解90

2.10.2　函数极值91

2.11　实训92

2.11.1 实训目的92

2.11.2 实训内容92

第3章 MATLAB绘图98

3.1　二维曲线绘图98

3.1.1　基本绘图函数与图形窗口分割函数98

3.1.2　plot（x）绘图100

3.1.3　plot（x,y,'S'）绘图103

3.1.4　plot（x1,y1,'S1',…,xn,yn,'Sn'）绘图105

3.1.5　二维曲线其他绘图方式106

3.1.6　图形标注与坐标控制114

3.1.7　图形的可视化编辑117

3.2　三维图形的绘制118

3.2.1　三维曲线的绘制118

3.2.2　三维曲面的绘制119

3.2.3　其他三维图形的绘制121

3.3 图形修饰处理124

3.3.1　视点处理124

3.3.2 色彩处理125

3.3.3　光照处理128

3.4　动画制作130

3.4.1 动画制作函数130

3.4.2　彗星图131

3.4.3 帧动画133

3.4.4　程序动画133

3.5 实训135

3.5.1 实训目的135

3.5.2　实训内容135

第4章　控制系统的数学模型141

4.1　控制系统的数学模型基础知识141

4.1.1　数学模型的定义、特点、分类141

4.1.2　控制系统的微分方程142

4.1.3　控制系统的传递函数142

4.1.4　控制系统的结构图145

4.1.5　典型控制系统结构图与常用传递函数146

4.2　控制系统数学模型的MATLAB描述147

4.2.1　传递函数模型（TF模型）147

4.2.2　零极点模型（ZPK模型）148

4.2.3　状态空间模型（SS模型）149

4.2.4　控制系统传递函数的部分分式展开151

4.3　控制系统模型的基本结构151

4.3.1 串联连接结构151

4.3.2　并联连接结构156

4.3.3　反馈连接结构158

4.4　不同模型对象的相互转换和模型数据的还原159

4.4.1　TF模型、ZPK模型、SS模型三种模型参数之间的相互转换159

4.4.2　LTI对象模型之间的相互转换160

4.4.3　LTI对象模型数据的还原162

4.5 控制系统的数学模型MATLAB实训162

4.5.1 实训目的162

4.5.2　实训内容163

第5章　控制系统时域分析MATALB仿真166

5.1　控制系统时域分析基础知识166

5.1.1　典型环节与传递函数166

5.1.2　控制系统的型别、开环增益、根轨迹增益166

5.1.3　控制系统的稳定性、快速性、准确性167

5.1.4　控制系统的动态过程与性能指标167

5.1.5　典型输入信号167

5.1.6　典型时间响应169

5.2　控制系统的单位阶跃响应169

5.2.1　控制系统的单位阶跃响应169

5.2.2　控制系统单位阶跃响应的MATLAB仿真实现170

5.3　控制系统的单位脉冲响应175

5.3.1　控制系统的单位脉冲响应175

5.3.2　控制系统单位脉冲响应的MATLAB仿真实现175

5.4　控制系统的零输入响应177

5.4.1　控制系统的零输入响应177

5.4.2　控制系统零输入响应的MATLAB仿真实现177

5.5　控制系统的一般输入响应179

5.6　控制系统的时域响应MATLAB仿真实训181

5.6.1 实训目的181

5.6.2　实训内容182

第6章　控制系统频域分析MATLAB仿真186

6.1　控制系统频域分析的基础知识186

6.1.1　频率特性的概念186

6.1.2　频率特性的表示方法186

6.1.3　幅相频率特性曲线187

6.1.4　对数频率特性（伯德图）187

6.1.5　奈奎斯特稳定性判据187

6.1.6　稳定裕量188

6.1.7　闭环频率特性性能指标188

6.1.8　频域指标与时域指标之间的关系189

6.2　控制系统频域分析的MATLAB实现189

6.2.1　伯德图的绘制189

6.2.2　稳定裕度函数195

6.2.3　极坐标绘图（奈奎斯特图）函数198

6.3　运算放大器电路的频率特性分析199

6.3.1　运算放大器电路的传递函数199

6.3.2　运算放大器电路的频率特性分析举例200

6.4　控制系统频域分析MATLAB仿真实训203

6.4.1 实训目的203

6.4.2　实训内容203

第7章　控制系统根轨迹分析MATLAB仿真206

7.1　MATLAB根轨迹分析的基本命令206

7.1.1　根轨迹法基础知识206

7.1.2　根轨迹分析的基本命令206

7.2　控制系统根轨迹分析MATLAB仿真举例218

7.3 控制系统根轨迹分析MATLAB仿真实训223

7.3.1 实训目的223

7.3.2　实训内容223

第8章　控制系统的Simulink仿真226

8.1　Simulink概述226

8.1.1　Simulink仿真环境的进入226

8.1.2　Simulink仿真文件的建立与执行227

8.2　Simulink模块库及各模块功能简介234

8.2.1　Continuous模块库及库内各模块功能234

8.2.2　Discontinuous模块库及库内各模块功能235

8.2.3　Discrete模块库及库内各模块功能235

8.2.4　Look-Up Tables模块库及库内各模块功能236

8.2.5　Math Operations模块库及库内各模块功能236

8.2.6　Model Verification模块库及库内各模块功能238

8.2.7　Model-Wide Utilities模块库及库内各模块功能239

8.2.8　Ports＆Subsystems模块库及库内各模块功能240

8.2.9　Signal Attributes模块库及库内各模块功能241

8.2.10　Signal Routing模块库及库内各模块功能242

8.2.11　Sinks模块库及库内各模块功能244

8.2.12　Sources模块库及库内各模块功能245

8.2.13　User-Defined Functions模块库及库内各模块功能246

8.3　Simulink功能模块的处理与仿真参数的设置246

8.3.1　Simulink功能模块的处理246

8.3.2　Simulink仿真参数的设置247

8.4　Simulink子系统及其封装248

8.4.1　Simulink子系统的建立248

8.4.2　Simulink子系统的封装249

8.5　混沌系统的Simulink仿真举例251

8.6　控制系统的Simulink仿真实训253

8.6.1　实训目的253

8.6.2　实训内容253

附录　Matlab常用命令集合257

参考文献287